Cinzas vulcânicas dos Andes poderão ter ajudado a arrefecer o planeta inteiro.

Erupções nos Andes - a longa cordilheira vulcânica que acompanha a margem ocidental da América do Sul - terão contribuído para arrefecer a Terra entre há 7 milhões e 5,4 milhões de anos, de acordo com um novo estudo.

As cinzas, ricas em nutrientes, que chegaram ao Oceano Austral parecem ter alimentado extensas florações de algas, ajudando a transferir dióxido de carbono para águas profundas e a alterar a trajectória do clima do planeta.

Quando as cinzas encontram o mar: erupções nos Andes e registos no fundo do oceano

Rochas do fundo marinho ao longo da borda pacífica da América do Sul guardam, ao mesmo tempo, o rasto da deposição dessas erupções e indícios de águas oceânicas invulgarmente produtivas.

Ao analisar essas camadas sedimentares, Mark T. Clementz, da Universidade do Wyoming, associou sucessivas fases eruptivas ao largo da costa ao aporte de nutrientes descrito no estudo.

O mesmo período em que a actividade vulcânica se intensificou, por volta de há 7 milhões de anos, também regista uma diminuição do carbono na atmosfera.

Essa coincidência sugere uma ligação forte, mas mantém em aberto a questão central: de que forma as cinzas conseguiram transformar um padrão de erupções regional num efeito climático de maior escala.

Produtividade no Oceano Austral

As cinzas vulcânicas transportam nutrientes essenciais que favorecem o crescimento das plantas marinhas quando as águas superficiais ficam pobres. Grande parte do Oceano Austral é limitada por ferro, ou seja, a vida vegetal abranda mesmo quando outros nutrientes continuam disponíveis.

A chegada de cinzas recentes ajudou a contornar esse estrangulamento, porque até impulsos curtos de nutrientes podem desencadear crescimento rápido em águas frias, ricas em nutrientes.

A equipa procurou perceber para onde foi o carbono adicional e se permaneceu retido. A resposta mais marcada surgiu nas diatomáceas, algas unicelulares com carapaças vítreas, que prosperam quando as cinzas fornecem ferro e silício.

À medida que as florações se expandiam, a fotossíntese retirava dióxido de carbono da água superficial e a matéria orgânica em afundamento transportava parte desse carbono para camadas mais profundas.

As simulações indicaram que a clorofila das diatomáceas mais do que duplicou após pulsos de cinzas, em linha com picos de produtividade observados em registos do Oceano Austral.

O arrefecimento só acompanha este processo quando o material vivo desce a profundidade suficiente para ficar armazenado durante anos.

As baleias aumentaram de tamanho

A evolução das baleias também se alterou nesse mesmo intervalo, com espécies de barbas a tenderem para corpos muito maiores à medida que os oceanos se reorganizavam.

Na síntese de fósseis usada no estudo, o comprimento mediano das baleias subiu de cerca de 4,9 metros para 11,9 metros, à medida que formas mais pequenas desapareciam.

Cerro Ballena, no norte do Chile, preserva encalhes marinhos repetidos que os investigadores relacionaram com florações de algas nocivas - surtos tóxicos que matam animais.

Através das fezes e de carcaças que se afundam, as baleias poderão ter amplificado a história do carbono, embora os novos modelos climáticos não tenham incorporado esse efeito de retroacção.

Impactos das cinzas a longa distância

Para testar se a coincidência reflectia uma ligação real de causa e efeito, a equipa reuniu fósseis, evidência química, padrões de vento e simulações climáticas globais.

Os padrões de vento actuais são relevantes porque indicam para onde as cinzas tendem a viajar, e a maioria das plumas desloca-se para leste, atravessando o Atlântico Sul.

Parte do material também caiu perto da costa chilena, mas o sinal fertilizante mais amplo alcançou as águas que circundam a Antárctida e áreas para além dela.

Uma nuvem de cinzas local pode perturbar apenas uma costa; já uma pluma mais extensa pode influenciar, muito para lá desse ponto, a forma como o oceano absorve e armazena carbono.

A resposta da vida marinha

Quando os investigadores introduziram quatro pulsos de cinzas ao longo de 300 anos, a vida marinha reagiu nos primeiros dois anos após cada explosão.

As águas frias do sul registaram um aumento do crescimento de plantas microscópicas, e o oceano passou a captar mais dióxido de carbono do ar.

Ao longo de um ciclo vulcânico de 75 anos, essa remoção adicional atingiu cerca de 0.66 partes por milhão na atmosfera.

Ainda assim, por si só, estes ganhos foram modestos; a repetição, no entanto, permitiu que o efeito se acumulasse em vez de se dissipar.

Erupções frequentes foram decisivas

Simulações mais longas prolongaram o cenário para 20.000 anos e mostraram por que razão a frequência das erupções pesa mais do que explosões isoladas.

Os nutrientes recém-adicionados desaparecem depressa à medida que as partículas afundam ou ficam enterradas, pelo que outro pulso de cinzas tem de chegar antes de a recuperação terminar.

Quando essas erupções continuaram a ocorrer, o dióxido de carbono na atmosfera desceu uma quantidade pequena, mas mensurável.

Durante intervalos particularmente violentos, por volta de há 8,4 milhões de anos, alguns pulsos eruptivos poderão ter sido 12 vezes mais fortes do que o cenário médio testado.

O que os modelos podem não captar

Nem todos os elos da cadeia se encaixaram de forma perfeita nos modelos, e os autores destacaram incertezas relevantes.

Foram usados valores conservadores para os nutrientes nas cinzas, o que reduz o risco de exagero, mas pode subestimar as erupções mais intensas.

A altura de injecção, a química das cinzas e a circulação mais lenta do oceano podem alterar a duração do enterramento do carbono extra.

A reciclagem impulsionada por baleias também ficou fora das simulações principais, pelo que a retroacção marinha real poderá ter sido maior - ou mais complexa.

Implicações para o clima da Terra

O resultado não apresenta uma solução para o aquecimento actual, porque os vulcões trazem destruição e o clima de hoje é impulsionado por emissões humanas.

Em vez disso, mostra como pequenas alterações de nutrientes se propagam pelas teias alimentares e mudam a quantidade de carbono que o oceano consegue armazenar.

“Este trabalho melhora a nossa compreensão de como os processos naturais podem regular o clima da Terra, o que é directamente relevante para antecipar as futuras alterações climáticas e os seus impactos na sociedade”, afirmou Clementz.

Ao associar actividade vulcânica a aumentos da vida oceânica e à remoção de dióxido de carbono do ar, o estudo torna mais claro como estes processos conseguem moldar o clima da Terra ao longo de períodos prolongados.

De camadas de cinzas no fundo do mar a simulações climáticas extensas, o conjunto de evidências aponta para erupções a alimentarem a vida - e a vida a arrefecer o clima.

Os investigadores vão agora precisar de registos mais rigorosos do momento das erupções, da química das cinzas e da resposta do oceano para estimar com maior precisão esse efeito à escala planetária.